EL AGUA: características químicas, físicas y biológicas

ViSci

11 Jan 201910:57

Summary

TLDREl 97% del agua en la Tierra es salada, encontrada en océanos, mientras que el 3% dulce se halla en glaciares, lagos y ríos. Descubierto en 1781, el agua es compuesta de oxígeno y hidrógeno, con una estructura no lineal y enlaces covalentes. Su molécula forma puentes de hidrógeno, creando una red tetraédrica. El agua es un solvente universal, capaz de disolver sustancias hidrofílicas y esencial para la vida, con propiedades como su densidad, calor de vaporización y su rol como disolvente biológico y amortiguadora en organismos vivos.

Takeaways

🌊 El 97% del agua en la Tierra es salada y se encuentra en los océanos, mientras que el 3% restante es dulce y se encuentra en glaciares, depósitos subterráneos, lagos y ríos.
🔬 En 1781, Cavendish descubrió que el agua es una sustancia compuesta, y en 1804 Gay Lussac y Humboldt demostraron que está formada por dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
💧 La molécula de agua tiene una estructura no lineal, con un ángulo de 104,45 grados entre los dos átomos de hidrógeno y una distancia interatómica promedio de 95,84 picómetros.
⚡ El oxígeno en la molécula de agua tiene una carga parcialmente negativa debido a su mayor electronegatividad, lo que crea dipolos eléctricos en la molécula.
🔗 Las moléculas de agua pueden formar puentes de hidrógeno, lo que les permite tener una estructura tetraédrica y una alta capacidad de enlace.
🧪 El agua es un excelente solvente debido a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno con moléculas polares y grupos funcionales polares.
🚫 Las sustancias no polares, como los hidrocarburos, no se disuelven en agua y se consideran hidrofóbicas.
🌡 El agua tiene propiedades físicas únicas, como ser inodora, insípida, y tener tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.
🔥 El calor específico del agua es de una caloría por gramo en grados Celsius, lo que la hace un excelente termorregulador.
💦 La fuerza de cohesión entre las moléculas de agua es alta, lo que le da una tensión superficial y capacidades de capilaridad.
🧊 El agua tiene una densidad de 1000 gramos por litro, y su densidad máxima es a los 4 grados Celsius, siendo menos densa en su estado sólido que en su estado líquido.

Q & A

¿Cuál es la proporción de agua dulce en comparación con el agua total en la Tierra?
-Aproximadamente el 3% del agua total en la Tierra es agua dulce, mientras que el 97% restante es agua salada, ubicada principalmente en los océanos.
¿Qué descubrió Cavendish en 1781 sobre la composición del agua?
-Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento, como se había pensado hasta entonces.
¿Cuáles son los componentes principales de la molécula de agua?
-La molécula de agua está formada por oxígeno y hidrógeno.
¿Cómo se relacionan los volúmenes de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua?
-En la molécula de agua, hay dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.
¿Qué tipo de enlaces unen los átomos de hidrógeno y oxígeno en la molécula de agua?
-Los átomos de hidrógeno están unidos al átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes.
¿Cuál es la geometría de la molécula de agua y cuál es el ángulo formado por los átomos de hidrógeno?
-La molécula de agua adopta una geometría no lineal, donde los dos átomos de hidrógeno forman un ángulo de 104.45 grados entre sí.
¿Por qué se forman dipolos eléctricos en la molécula de agua?
-Se forman dipolos eléctricos en la molécula de agua debido a que el oxígeno tiene una mayor electronegatividad que el hidrógeno, lo que atrae más hacia sí los electrones de los enlaces covalentes, creando una carga parcialmente negativa en el oxígeno y una carga parcialmente positiva en los hidrógenos.
¿Qué son los puentes de hidrógeno y cómo afectan la estructura de la molécula de agua?
-Los puentes de hidrógeno son enlaces electrostáticos entre moléculas de agua, donde un átomo de hidrógeno de una molécula se une a un átomo de oxígeno de otra molécula. Estas uniones dan origen a una estructura tetraédrica y son responsables de la cohesión entre las moléculas de agua.
¿Por qué el agua es considerado un buen solvente universal?
-El agua es un buen solvente universal porque las moléculas polares, las sales cristalinas, las moléculas con carga eléctrica y los grupos funcionales polares se disuelven fácilmente en ella debido a la atracción electrostática entre los depolos del agua y las cargas eléctricas de estas sustancias.
¿Cuáles son las propiedades físicas del agua que hacen que sea un excelente termorregulador?
-El alto índice específico de calor del agua, que es de una caloría por gramo en grados celsius, significa que requiere una cantidad significativa de calor para elevar su temperatura, lo que la hace un excelente termorregulador.
¿Qué es la cohesión y cómo afecta las propiedades del agua?
-La cohesión es la fuerza que une las moléculas del agua entre sí, lo que le da a este líquido una alta tensión superficial y hace que sea incompressible, lo que explica fenómenos como la capilaridad y la flotación de algunos objetos sobre el agua.
¿Por qué el agua tiene una densidad máxima a los 4 grados Celsius y cómo afecta esto a su comportamiento en el estado sólido?
-El agua alcanza su densidad máxima a los 4 grados Celsius porque, a medida que se enfría, las moléculas se organizan en una estructura hexagonal más compacta. Esto significa que el hielo, que es el estado sólido del agua, es menos denso que el agua líquida, lo que le permite flotar sobre ella.
¿Cuál es la importancia del agua para la vida y cuáles son algunas de sus funciones en los seres vivos?
-El agua es esencial para la supervivencia de la vida, ya que actúa como constituyente, estructural, en la bioquímica de las reacciones del metabolismo, en el transporte de sustancias dentro del organismo, en la termorregulación, como disolvente biológico, como hábitat para muchas especies y como amortiguadora en las articulaciones de los animales vertebrados.

Outlines

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🌊 Agua: Compuesto y Propiedades

El agua compuesta de oxígeno y hidrógeno, descubierto en 1781 por Cavendish, es una sustancia fundamental en la Tierra. Aproximadamente el 97% del agua total está en océanos, mientras que el 3% restante se encuentra en glaciares, depósitos subterráneos, lagos y ríos. La molécula de agua tiene una geometría no lineal con un ángulo de 104.45 grados entre los átomos de hidrógeno y una distancia interatómica promedio de 95.84 picómetros. Los átomos de hidrógeno y oxígeno forman enlaces covalentes, y debido a la mayor electronegatividad del oxígeno, se establecen cargas parcialmente negativas y positivas, lo que resulta en dipolos eléctricos y atracción electrostática entre moléculas. El agua es conocida como un buen solvente debido a su capacidad para disolver sustancias polares y con carga eléctrica, mientras que las sustancias no polares, como los hidrocarburos, no se disuelven fácilmente. Además, las propiedades físicas del agua como su estado de agregación, calor específico, fuerza de cohesión y densidad son destacadas.

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🌡 Propiedades Físicas y Bioquímicas del Agua

El agua es caracterizada por su inodoridad, insipidez y ausencia de color, y puede existir en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso. Su punto de congelación es de 0 grados Celsius y su punto de ebullición es de 100 grados Celsius. El calor específico del agua es de una caloría por gramo en grados Celsius, lo que la hace un excelente termorregulador. La fuerza de cohesión entre las moléculas de agua es alta, lo que explica su comportamiento como líquido incomprensible y la presencia de fenómenos como la capilaridad. La densidad del agua es de 1000 gramos por litro y aumenta conforme disminuye la temperatura, alcanzando su densidad máxima a los 4 grados Celsius. El calor de vaporización del agua es elevado, lo que requiere romper todos los enlaces de hidrógeno para pasar del estado líquido al gas. Además, en su estado sólido, las moléculas de agua forman estructuras hexagonales y el hielo es menos denso que el agua líquida. El agua es esencial para la vida, sirviendo como constituyente, estructural, medio para reacciones bioquímicas, vehículo de transporte de sustancias y disolvente biológico.

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🐢 Agua: Hábitat y Función Mecánica

El agua no solo es un componente vital para la vida, sino también el hábitat de muchas especies. Además, su propiedad de ser un líquido incomprensible le permite desempeñar una función mecánica importante, especialmente en las articulaciones de los animales vertebrados. Actúa como amortiguadora, evitando el contacto directo entre los huesos y proporcionando un entorno propicio para el movimiento y la protección de las articulaciones. Esta función es fundamental para la vida y la salud de los seres vivos que dependen del agua como hábitat y para su movilidad.

Mindmap

Keywords

💡agua salada

El agua salada es el tipo de agua que compone aproximadamente el 97% del agua total de la Tierra y se encuentra principalmente en los océanos. Es esencial para la vida marina y el ciclo hidrológico, y su salinidad la distingue de la agua dulce, que es vital para la vida terrestre. En el guion, se menciona para enfatizar la importancia relativa de la agua dulce en comparación con la salada.

💡agua dulce

La agua dulce es el tipo de agua que abastece a la vida terrestre, encontrada en glaciares, depósitos subterráneos, lagos y ríos. Es el recurso de agua que más directamente utilizamos los seres humanos y la fauna, y es crítica para la agricultura, la hidratación y la ecología. El guion destaca que solo el 3% del agua total de la Tierra es dulce.

💡compuesto

Un compuesto es una sustancia formada por la unión de dos o más elementos químicos mediante enlaces químicos. En el script, se menciona que el agua, que tradicionalmente se consideraba un elemento, es en realidad un compuesto formado por oxígeno y hidrógeno, lo que fue un descubrimiento significativo en la química.

💡enlaces covalentes

Los enlaces covalentes son una forma de unión entre átomos en la que se comparten electrones para formar moléculas. En el caso del agua, los átomos de hidrógeno comparten electrones con el átomo de oxígeno, creando una molécula de agua con una geometría no lineal, como se describe en el guion.

💡puentes de hidrógeno

Los puentes de hidrógeno son enlaces intermoleculares que ocurren entre moléculas de agua, donde el átomo de oxígeno de una molécula de agua se une a un átomo de hidrógeno de otra molécula. Estos puentes son fundamentales para la estructura y las propiedades físicas del agua, como su viscosidad y su capacidad para disolver sustancias, y se mencionan en el guion como un aspecto clave de la molécula de agua.

💡solvente universal

El agua es conocido como el 'solvente universal' debido a su capacidad para disolver una amplia variedad de sustancias, incluidos iones, sales, moléculas polares y más. Esto se debe a sus propiedades polares y a la presencia de puentes de hidrógeno, como se explica en el guion.

💡hidrofílicos

Los sustancias hidrofílicas son aquellas que se mezclan y disuelven bien en agua debido a su capacidad para formar enlaces de hidrógeno o por tener propiedades polares. En el guion, se relaciona con la capacidad del agua para actuar como un excelente solvente.

💡hidrofóbicos

Los sustancias hidrofóbicas son aquellas que no se mezclan o disuelven en agua, generalmente porque no tienen propiedades polares y no forman puentes de hidrógeno con el agua. En el script, se contrastan con las sustancias hidrofílicas para destacar la selectividad del agua como solvente.

💡calor específico

El calor específico es la cantidad de calor requerida para subir la temperatura de un gramo de una sustancia en un grado Celsius. El agua tiene un calor específico alto, lo que significa que requiere mucho calor para aumentar su temperatura, lo que la hace un excelente agente de regulación térmica, como se menciona en el guion.

💡fuerza de cohesión

La fuerza de cohesión se refiere a la atracción entre moléculas de la misma sustancia. En el caso del agua, esta fuerza es alta debido a los puentes de hidrógeno, lo que le da propiedades como una tensión superficial elevada y la capacidad de flotar objetos en su superficie, tal como se describe en el guion.

💡densidad

La densidad es la masa per unit de volumen de una sustancia y se expresa en gramos por litro. La densidad del agua es de 1000 gramos por litro y es notable porque aumenta al disminuir la temperatura, llegando a su densidad máxima a los 4 grados Celsius, antes de congelarse, un fenómeno que se discute en el guion.

💡calor de vaporización

El calor de vaporización es la cantidad de energía necesaria para transformar el agua líquida en vapor, rompiendo todos los enlaces de hidrógeno. Es un proceso importante en el ciclo hidrológico y se menciona en el guion como una de las propiedades físicas fundamentales del agua.

💡vida

El agua es esencial para la vida, ya que la mayoría de los organismos contienen entre el 70 y el 90% de agua en su masa corporal. En el guion, se destaca cómo el agua cumple múltiples funciones vitales, incluyendo ser un componente estructural, un medio para reacciones bioquímicas, un vehículo para el transporte de sustancias y un agente de termorregulación.

Highlights

El 97% del agua total de la Tierra es salada y se encuentra en los océanos.

El 3% restante de agua dulce se concentra en glaciares, casquetes polares, depósitos subterráneos, lagos y ríos.

Cavendish descubrió en 1781 que el agua es una sustancia compuesta y no un elemento.

En 1783, Cavendish reveló que el agua está formada por oxígeno y hidrógeno.

En 1804, Gay Lussac y Humboldt demostraron que el agua contiene dos volúmenes de hidrógeno por cada volumen de oxígeno.

La molécula de agua tiene átomos de hidrógeno unidos al de oxígeno mediante enlaces covalentes.

El ángulo entre los átomos de hidrógeno en la molécula de agua es de 104,45 grados.

La distancia interatómica promedio entre hidrógeno y oxígeno es de 95,84 pm.

El oxígeno tiene mayor electronegatividad que el hidrógeno, lo que genera cargas parcialmente negativas y positivas en la molécula de agua.

Las moléculas de agua pueden formar cuatro puentes de hidrógeno con otras moléculas.

Los puentes de hidrógeno son 20 veces más débiles que los enlaces covalentes.

El agua líquida es fluida y altamente enlazada con puentes de hidrógeno que se forman y deshacen rápidamente.

El agua es un buen solvente y a menudo se le denomina solvente universal.

Las moléculas polares, las sales cristalinas y las moléculas con carga eléctrica se disuelven fácilmente en agua.

Las moléculas no polares, como los hidrocarburos, no forman puentes de hidrógeno con el agua y son hidrofóbicas.

El agua es inodora, insípida, incolora y puede estar en tres estados de agregación: sólido, líquido y gaseoso.

El agua alcanza su punto de congelación a 0 grados Celsius y su punto de ebullición a 100 grados Celsius.

El calor específico del agua es de una caloría por gramo en grados Celsius.

La fuerza de cohesión entre las moléculas de agua es alta, lo que explica su comportamiento como líquido incomprensible.

La densidad del agua es de 1000 gramos por litro y aumenta a medida que disminuye la temperatura.

El agua tiene un calor de vaporización elevado, lo que requiere romper todos los enlaces de hidrógeno para pasar del estado líquido a gas.

El hielo es menos denso que el agua debido a la forma hexagonal de sus cristales.

El agua es esencial para la supervivencia de la vida, actuando como constitutiva, estructural, en reacciones bioquímicas, transporte de sustancias, termorregulación, disolvente biológico y hábitat.

El agua también cumple una función mecánica como amortiguadora en las articulaciones de los animales vertebrados.